CN108698579A - 利用驱动电流和纹波的epb卡钳及电缆的位置控制系统 - Google Patents

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卢承秀
安大器
金旲京
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Abstract

本发明涉及一种用于EPB的卡钳及电缆的位置控制的系统。根据本发明的一个实施例，提供一种EPB的卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，包括：驱动器驱动用马达，其用于电控驻车制动(EPB)系统的驻车制动耦合及解除；电子控制模块，其控制所述马达；车载用电池，其将电源供给至所述马达和所述电子控制模块，所述电子控制模块包括：纹波测量部，其接收所述马达的输出信号并测量马达的纹波；和电流测量部，其测量所述马达的驱动电流的变化。

Description

利用驱动电流和纹波的EPB卡钳及电缆的位置控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于EPB(Electric Parking Brake，电控驻车制动)的卡钳及电缆的位置控制的系统。
背景技术
汽车的驻车制动是在完成汽车驻/停车后为了维持所述状态起到制动汽车的后轮或前轮的作用。通常，就驻车制动而言，若驾驶者拉制动杆则力量施加于驻车电缆，通过均衡器(equalizer)将施加的力量均等地分配于安装于车轮的制动机构，通过这种方式所述制动机构限制车轮并防止车辆以并非使用者意图的形式进行移动。
驻车制动中，电控驻车制动(EPB,Electric Parking Brake)作为替代机械式手柄杆(侧闸，side brake)或者脚踏板(foot pedal)而使用的制动系统，能够利用简单的按钮操作和马达动力实现驻车制动。特别是，还可以和AVH(自动车辆驻车，Automatic VehicleHold，以下称为Auto Hold)进行连接，以便市中心车辆拥堵时减轻驾驶者踩脚制动器(footbrake)的动作带来的疲劳感。在坡道停车后再次出发时车辆不会向后方退，从而可以提升驾驶者的安全和便利度。此外，还存在能够为力量、爆发力、注意力不足的驾驶者提供很大效用的优点。
通常的EPB应用的情况，利用安装有马达的额外的驱动器(actuator)来限制车轮的动作，从而实行驻车制动控制操作。用于限制车轮动作的手段主要使用卡钳(caliper)或者电缆牵引器(Cable Puller)方式。
为了控制卡钳或者电缆的位置并为车轮提供适当的制动力，在驱动器内部通常配置磁铁并为了从该磁铁测量磁场的变化而配备线性霍尔传感器(linear hall sensor)。在此，线性霍尔传感器测量磁场的变化并能够测量通过马达驱动从驱动器产生的驻车制动张力，并且利用测量的制动张力来控制驻车制动力。
图1为表示EPB组件的一个例子的图。图2为表示根据现有技术检测通过EPB组件的驱动器驱动而产生的马达旋转数的装置的图。
例如，EPB组件1可以包括壳10、齿轮箱(未示出)、驱动器20、马达30、EPB电子控制模块40等。特别是，图1至图3中示出的驱动器作为电缆牵引器方式的驱动器的一个实施例，图示了在齿轮系(gear train)和驱动器旋转轴上分别形成弹簧22和螺纹21。
图3中示出的现有技术的驻车制动张力检测系统附加有用于感知驱动器或者马达的旋转数的磁铁41和线性霍尔传感器组件42。由于磁铁41和线性霍尔传感器组件42等的附加而成为材料费上升的原因，并且由于使用磁铁41这种磁性体，由此需要为了能够灵敏地感知磁场变化而进行最理想化的设计，因此具有机构设计的负担也不小的问题。
此外，就磁铁的特性而言，失去磁性则不仅无法起到传感器固有的作用，还会因此产生制动阻力(Brake Drag)现象，从而产生无法进行准确的位置控制的问题。为了解决上述问题，部分EPB制造商们的情况是选定两种磁铁，一个是不关乎驱动器旋转而仅作线性运动，另一个是与驱动器旋转同步进行旋转并通过分别的霍尔传感器进行测量，从而同时检测出驱动器的作用力和驱动器旋转数，由此提升产品的信赖度。但是，所述的情况虽然能够提升产品的信赖度，但是引发了不但材料费更加高昂而且又附加了EPB组件的结构而变得复杂，反而加重对于机构设计的负担的问题。
进而，根据如现有技术一样复杂结构的EPB卡钳位置控制装置，随着EPB的持续使用，由于微妙的位置变动、马达的过热烧毁、驱动器内部的异物渗透或磨损现象而产生卡滞(Stuck)现象等，从而也存在无法顺利地实现马达或者驱动器的驱动的危险。
发明内容
为解决现有技术的问题而提出的本发明的目的在于，提供一种在不额外设置磁铁和霍尔传感器等的情况下能够控制EPB卡钳及电缆的位置的系统。
作为更具体的实施例，本发明提供一种利用电流测量装置和旋转数测量装置来掌握EPB卡钳及电缆的位置，由此控制EPB应用(Apply)和EPB解除(Release)操作的系统。
根据本发明的一个实施例，提供一种EPB卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，包括：驱动器驱动用马达30，其用于电控驻车制动(EPB)系统的驻车制动耦合及解除；电子控制模块40，其控制所述马达；及车载用电池50，其供给电源至所述马达和所述电子控制模块，并且所述电子控制模块40包括：电流测量部100，其测量所述马达的驱动电流的变化；和纹波测量部200，其接收所述马达的输出信号并测量马达的纹波(Ripple)。
根据一个实施例，所述马达的输出信号能够以电流或电压之中任意一形态输出。
根据一个实施例，所述位置控制系统可以包括EPB应用(APPLY)逻辑块110和EPB解除(Release)逻辑块210。
此时，所述位置控制系统还可以包括EPB的保护逻辑块110。
另外，根据本发明的另一实施例，提供一种EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，在EPB启动模式的情况下，包括以下步骤：测量所述马达驱动电流的变化的步骤；比较测量的电流值和已设定的电流值的步骤；及所述测量的电流值超过已设定的电流值的情况下停止EPB启动的步骤。
在所述EPB启动模式下还可以包括额外监管EPB驱动马达的旋转量并防止过度动作或错误动作的步骤。
并且，根据本发明的又另一实施例，提供一种EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，在EPB解除模式的情况下，包括如下步骤：测量所述马达旋转量的步骤；利用测量的马达旋转量来判断是否满足EPB解除条件的步骤；及满足EPB解除条件的情况下解除EPB驱动马达的步骤。
此时，在所述EPB解除模式下还可以包括利用EPB驱动马达的电流分布上的时间量来防止过度动作或者错误动作的步骤。
根据本发明的一个实施例，就EPB马达的使用而言，即使不设置磁铁或者线性霍尔传感器等也能准确测量EPB马达的旋转数。
此外，由于不具备磁铁和线性霍尔传感器，能够获得减轻EPB驱动器的重量，易于设计驱动器，降低产品单价的效果。
利用根据本发明的一个实施例的系统，具有能够精密地控制EPB卡钳及电缆的位置的优点。
另外，提供EPB保护逻辑，由此还具有提升驱动EPB系统的稳定性的效果。
附图说明
图1是表示EPB组件的图。
图2是表示对根据现有技术的通过EPB组件的驱动器驱动而产生的马达旋转数进行测量的装置的图。
图3是根据本发明一个实施例的EPB卡钳及电缆的位置控制系统的结构的概略图。
图4是根据本发明一个实施例的EPB卡钳及电缆的位置控制系统的控制流程图。
图5是根据本发明一个实施例的EPB应用逻辑的框图。
图6是根据本发明一个实施例的EPB解除逻辑的框图。
具体实施方式
以下说明的多个实施例是为了使从业者易于理解本发明的技术思想而提供，并非据其对本发明进行限定。此外，附图中表现的多个事项是为使易于说明本发明的多个实施例而图示化的附图，可能与实际表现的形态存在差异。
提及到某构成要素连接或者耦合于另一构成要素时，应理解为，虽然可以直接连接或耦合于另一构成要素，但也可以在中间存在其他构成要素。
并且，这里的“连接”是指包括一个部件和其他部件的直接连接、间接连接，并且可以指粘贴、附着、紧固连接、接合、结合等所有物理连接和电气连接。
单数的表达，在上下文中没有明确表示其他含义时，包括复数的表达。“包括”或者“具有”等术语是用于指定说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、组件或者它们的组合的存在，可以解释为，可以附加一个或者一个以上的其他特征或数字、步骤、动作、构成要素、组件或者它们的组合。
在说明附图之前，对于和现有技术相同的构成要素使用相同的附图标号进行说明。
以下，参照图3和图4对根据本发明一个实施例的EPB卡钳及电缆位置控制系统进行说明。
首先，对本发明系统的结构进行说明。图3是根据发明一个实施例的EPB马达驱动电流测量及EPB马达旋转数测量系统的结构的概略图。
如图3所示，构成本发明的系统的主要结构可以包括：驱动器驱动用马达30，其用于电控驻车制动(EPB)系统的驻车制动耦合及解除；电子控制模块40，其控制所述马达；车载用电池50，其将电源供给至所述马达和所述电子控制模块。
特别是，本发明的系统中，所述电子控制模块40可以包括：电流测量部100，其测量所述马达的驱动电流的变化；和纹波测量部200，其接收所述马达的输出信号并测量马达的纹波(Ripple)。
本发明中，为了达到“要解决的课题”中所述的目的，主要技术特征在于，利用电流测量部100和纹波测量部200在EPB应用(APPLY)操作和EPB解除(RELEASE)操作中控制EPB马达的驱动。
本发明的电流测量部100为在EPB应用(或者锁定，APPLY)模式(mode)下利用马达的驱动电流和驱动器耦合力之间的比例相关关系来控制EPB马达的驱动的结构。通常，马达的驱动电流变大则驱动器耦合力变大，因此着眼于所述特性而推定将驱动器耦合力作为马达的驱动电流。进而，通过推定的驱动器的耦合力在EPB应用模式下防止驱动马达的过度动作。具体地，在电流测量部100通过EPB应用逻辑测量马达驱动电流的变化。并且，马达电流超过特定值(特定目标耦合力)的情况下可以设定为使得EPB驱动马达的应用停止。
现有技术中为了测量EPB驱动器的耦合力需要额外设置杆型传感器(例如线性霍尔传感器)等，但是本发明中在电子控制模块内简单地设置电流测量部100，测量驱动马达一端或两端的电流，由此可以有效地推定EPB驱动器的耦合力。
本发明的纹波测量部200为在EPB解除(或者断开，RELEASE)模式(mode)下利用驱动马达的旋转量和驱动器耦合力之间的比例相关关系来控制EPB马达的驱动的结构。在此，与在所述EPB电流测量部100控制EPB驱动马达的启动停止时间点(timing)不同，控制EPB驱动马达的解除时间点(timing)。
更具体地，若使用者施加EPB解除开关，则驱动马达的旋转量变大并且解除驱动器的耦合。关于驱动器的耦合解除的时间点，若测量驱动马达的旋转量并满足已设定的EPB解除条件，则解除EPB驱动马达，例如，EPB解除条件可以设定为马达旋转量大于设定为EPB解除点的马达旋转量。
现有技术中用于EPB解除的驱动马达的操作时也需要额外设置杆型传感器(例如线性霍尔传感器)等，但是本发明中在电子控制模块内简单地设置纹波测量部200，由此防止磁铁的磁场变弱的危险、马达过热烧毁、测量传感器的位置变化等危险的同时能够准确测量马达的旋转量(或者旋转数)。
为助于理解对于纹波测量部100进行附加说明。
马达30和电子控制模块40及车载用电池50可以分别进行电气连接。马达30从车载用电池接收电力供给并进行驱动，通过检测出马达30的输出信号的纹波成分，从而能够准确推定马达30的旋转数。进而，通过马达30旋转数的推定而推定制动张力并能够控制EPB组件的精密操作。
就该马达30的结构特性而言，马达30的输出波形存在特定的纹波(ripple)，但是通过纹波测量部200仅提取该纹波信号。
例如，纹波测量部200可以包括基于真有效值转换器(True RMS to DCConverter)。基于真有效值转换器作为内置有变压器(Transformer)或者探测器(Probe)并进行设计的电路元件，可以为不拘束于直流、交流、非典型交流等而将所有领域的波形转换为有效值的用于信号提取的转换器。基于真有效值转换器中安装及连接至少一个以上的OP-AMP(运算放大器)，由此能够提取纯粹的纹波电压波形。
作为一个例子，从提取的纹波信号测量纹波的个数，利用反映了马达固有结构的信息的值(反映转子、定子、法兰、气隙及壳等的尺寸和形状)能够推定马达的旋转数。换句话说，基于根据马达固有的结构所定义的信息和所述施加的纹波信号的关系来推定驱动马达现在的旋转数。
另外，在此，马达30的输出信号可以相当于电流或电压中任意一个的形态。换句话说，本发明的纹波测量部100测量的马达30的纹波可以为驱动电流的纹波成分或者驱动电压的纹波成分。
并且，本发明的马达30和电子控制模块40与车载用电池50电气连接并能够接收电源的供给，根据一个实施例的车载用电池50可以和安装于车辆内部的稳压电源(未图示)连接。通常，为了对从电池输出的直流信号彻底进行整流并供给至其他电路元件(例如纹波测量部)而经过稳压电源。未图示的稳压电源可以在车辆内任一位置自由进行配置，也可以邻接于车载用电池50，或者也可以邻接于本发明的马达旋转数检测装置进行配置。
其次，对本发明的系统的控制流程进行说明。图4为根据本发明的一个实施例的EPB马达驱动电流测量及EPB马达旋转数测量系统的控制流程图。
参照图4，本发明在车辆内部安装用于启动EPB的EPB开关，按压所述开关来实行锁定(APPLY)操作和解除或者断开(RELEASE)操作。使用者的驻车制动力施加意志可以通过操作所述EPB开关直接传达至电子控制模块40或者可以将车辆内部额外配置的ECU作为媒介并间接传达至电子控制模块40。
更具体地，EPB开关根据使用者的操作可以为EPB系统启动(或者锁定，APPLY)驻车制动的状态，或者也可以根据使用者的操作为EPB系统解除(或者断开，RELEASE)驻车制动的状态，根据情况也可以切换为空档(NEUTRAL)状态中某一状态。
本发明的驱动器根据EPB电子控制模块40的控制进行施加制动力于驻车制动的操作，即，能够利用卡钳或者电缆限制制动盘(brake disk)。
所述的EPB的应用(APPLY)操作和解除(RELEASE)操作可以通过设置于电子控制模块内或者设置于在车辆内部额外配置的ECU等的EPB应用逻辑块(logic block)110、EPB解除逻辑块210来实现。另外，本发明的电子控制模块或者ECU中设置有EPB保护逻辑块300，从而更加提升了EPB启动的稳定性。
最后，参照图5和图6对EPB启动逻辑和EPB解除逻辑及EPB保护逻辑进行说明。
图5是根据本发明的一个实施例的EPB启动逻辑的框图。图6是根据本发明的一个实施例的EPB解除逻辑的框图。
如图5所示，就根据本发明的一个实施例的EPB卡钳及电缆的位置控制方法而言，在EPB启动(APPLY)模式的情况下可以包括如下步骤：测量所述马达驱动电流的变化的步骤S510；比较测量的电流值和已设定的电流值的步骤S520；及所述测量的电流值超过已设定的电流值的情况下停止EPB启动的步骤S530。
测量的电流值低于已设定的电流值的情况下，重新回去再次感知马达电流的变化，持续测量马达电流值。
测量的电流值超过(或以上)已设定的电流值的情况下，控制使得EPB驱动马达的启动停止，防止过度动作。
而且，本发明的一实施例中可以包括马达保护逻辑，由此在所述EPB启动模式下，额外监控EPB驱动马达的旋转量，从而还能够防止过度动作和错误动作。
参照图6，就根据本发明的一个实施例的EPB卡钳及电缆的位置控制方法而言，EPB解除模式的情况下可以包括以下步骤：测量所述马达旋转量的步骤S610；利用测量的马达旋转量来判断是否满足EPB解除条件的步骤S620；及满足EPB解除条件的情况下解除EPB驱动马达的步骤S630。
测量马达旋转量后，满足EPB解除条件的情况下，解除EPB驱动马达，不满足EPB解除条件，则重新回去再次测量马达的旋转量。在此，EPB解除条件可以设定为与马达旋转量相同的参数，具体地，马达的旋转量达到作为设定的EPB解除点而设定的马达旋转量以上的情况下，能够使得解除EPB驱动马达。
进而，本发明的一实施例中可以包括马达保护逻辑，在所述EPB解除模式下，也可以利用EPB驱动马达的电流分布(profile)上的时间量来防止过度动作或者错误动作。
本说明书中的顺序图的情况下，虽然按照特定顺序描述附图中的操作，但是其是为了获得最优选的结果而示出，并不应该理解为必须按照图示的特定顺序或者按顺序依次实行上述操作。换句话说，只要是从业者也可以对于S510至S550中公开的步骤在均等的范围内可以自由置换步骤并进行实施。
本发明并非意图通过本说明书中提出的具体术语进行限制。因此，尽管参照上述记述的实施例对本发明进行了详细说明，但只要是本发明所属技术领域具有一般知识的人员，则能够在不超出本发明的范围的同时对本发明的多个实施例进行改造、变更及变形。
本发明的范围并非根据上述详细说明而是根据后述的权利要求书进行表示，从权利要求书的意义及范围以及其等价概念导出的所有变更或者变形的形态应解释为包含在本发明的权利范围。
产业利用可能性
根据如上所述的本发明的一实施例，就EPB马达的使用而言，即使不设置磁铁或者线性霍尔传感器等也能够准确测量EPB马达的旋转数。
此外，由于不具备磁铁和线性霍尔传感器，能够得到减轻EPB驱动器的重量并易于设计驱动器，降低产品单价的效果。
利用根据本发明一实施例的系统则具有能够精密地控制EPB卡钳及电缆的位置的优点。
另外，设置有EPB保护逻辑，从而具有提升驱动EPB系统的稳定性的效果。
如上所述，与现有技术对比具有优点和多种效果，从而本发明具有产业利用可能性。

Claims (8)

1.一种EPB卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，包括：
驱动器驱动用马达(30)，其用于电控驻车制动系统的驻车制动耦合及解除；
电子控制模块(40)，其控制马达；及
车载用电池(50)，其供给电源至马达和电子控制模块；
并且，所述电子控制模块(40)包括：电流测量部(100)，其测量马达的驱动电流的变化；和纹波测量部(200)，其接收马达的输出信号并测量马达的纹波。
2.根据权利要求1所述的EPB卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，
所述马达的输出信号以电流或者电压之中任意一形态进行输出。
3.根据权利要求1所述的EPB卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，
所述位置控制系统包括EPB应用逻辑块(110)和EPB解除逻辑块(210)。
4.根据权利要求3所述的EPB卡钳及电缆的位置控制系统，其特征在于，
所述位置控制系统包括EPB的保护逻辑块(110)。
5.一种EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其为利用权利要求1至4中任意一项所述的系统的EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，
在EPB启动模式的情况下，包括以下步骤：
测量所述马达驱动电流的变化的步骤；
比较测量的电流值和已设定的电流值的步骤；及
所述测量的电流值超过已设定的电流值的情况下停止EPB启动的步骤。
6.根据权利要求5所述的EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，
在所述EPB启动模式下，还包括额外监管EPB驱动马达的旋转量并防止过度动作或错误动作的步骤。
7.一种EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其为利用权利要求1至4中任意一项所述的系统的EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，
EPB解除模式的情况下，包括以下步骤：
测量所述马达旋转量的步骤；
利用测量的马达旋转量来判断是否满足EPB解除条件的步骤；及
满足EPB解除条件的情况下解除EPB驱动马达的步骤。
8.根据权利要求7所述的EPB卡钳及电缆的位置控制方法，其特征在于，
在所述EPB解除模式下还包括利用EPB驱动马达的电流分布上的时间量来防止过度动作或者错误动作的步骤。
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